(57)【要約】【課題】圧力検出特性を向上させつつ、薄型化を図ることが可能な物理量センサー、この物理量センサーを備えた物理量センサーモジュール及び電子機器並びに移動体の提供。【解決手段】圧力センサー１は、一対の振動梁部１３、一対の振動梁部１３の両端に連結されている一対の基部１４、及び一対の基部１４に設けられている端子電極１５ａ，１５ｂ、を有する双音叉素子１０と、可撓性を有する可撓部２１、可撓部２１の一方の主面２１ａから突出し、双音叉素子１０の基部１４が固定されている一対の支持部２２、及び一対の支持部２２に設けられている電極パッド２４ａ，２４ｂ、を有するダイヤフラム２０と、を含み、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとが、金属膜同士であって、金属膜同士の金属間接合により、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとが、互いに電気的及び機械的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感圧部、前記感圧部の両端に連結されている一対の基部、及び前記一対の基部に設けられている端子電極、を有する感圧素子と、
可撓性を有する可撓部、前記可撓部の一方の主面から突出して設けられ、前記感圧素子の前記基部が固定されている一対の支持部、及び前記一対の支持部に設けられている電極パッド、を有するダイヤフラムと、
を含み、
前記端子電極と前記電極パッドとが、金属膜同士であって、
前記金属膜同士の金属間接合により、前記端子電極と前記電極パッドとが、互いに電気的及び機械的に接続されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
請求項１において、
少なくとも一方の前記金属膜は、被成膜面側から、第１クロム層、第１金層、第２金層、第２クロム層、第３金層の順で金属層が積層されている構成であることを特徴とする物理量センサー。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２金層の厚みは、前記第１金層の厚みよりも厚いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項において、
前記ダイヤフラムの前記支持部には、前記感圧素子の前記基部が搭載されている段差部が設けられていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記圧力センサーを駆動する駆動回路と、
を備えていることを特徴とする物理量センサーモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする移動体。
【請求項８】
感圧部、前記感圧部の両端に連結されている一対の基部、及び前記一対の基部に設けられている端子電極、を有する感圧素子と、可撓性を有する可撓部、前記可撓部の一方の主面から突出し、前記感圧素子の前記基部が固定されている一対の支持部、及び前記一対の支持部に設けられている電極パッド、を有するダイヤフラムと、を含み、前記端子電極と前記電極パッドとがある物理量センサーの製造方法であって、
前記基部及び前記支持部に、前記端子電極及び前記電極パッドとなる金属膜を形成する工程と、
前記端子電極及び前記電極パッドの表面を活性化する工程と、
活性化された前記端子電極及び前記電極パッドを接触させて加圧し、前記端子電極及び前記電極パッドを接合する工程と、を含み、
前記端子電極と前記電極パッドとを、互いに電気的及び機械的に接続することを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
少なくとも一方の前記金属膜を形成する工程では、被成膜面側から、第１クロム層、第１金層、第２金層、第２クロム層、第３金層の順で金属層を積層することを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー、この物理量センサーの製造方法、この物理量センサーを備えている物理量センサーモジュール及び電子機器並びに移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物理量としての圧力を検出する圧力センサー（物理量センサー）として、測定対象の圧力を受ける受圧部、受圧部の周囲に設けられた支持部（枠状部分）、を備えた第１ダイヤフラムと、受圧部に接合されているセンサー素子片と、センサー素子片を覆い第１ダイヤフラムに積層された第２ダイヤフラムと、を備えている圧力センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この圧力センサーは、センサー素子片の基部が、第１ダイヤフラムの受圧部に設けられた固着部に導電性接着剤で接合されていると共に、導電性接着剤を介してセンサー素子片のマウント電極と第１ダイヤフラムに設けられた配線パターンとが導通されている（電気的に接続されている）。
【０００３】
また、上記圧力センサーは、センサー素子片の基部を第１ダイヤフラムの固着部に、上記導電性接着剤に代えて、通常の接合部材で接合すると共に、金属ワイヤーを介してセンサー素子片のマウント電極と第１ダイヤフラムに設けられた配線パターンとを導通する構成としてもよいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６７８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記圧力センサーは、センサー素子片の基部が、第１ダイヤフラムの受圧部に設けられた固着部に導電性接着剤で接合されていることから、外部部材に実装される際の、例えば、リフロー炉などによる加熱によって、導電性接着剤からアウトガスが発生する虞がある。
これにより、上記圧力センサーは、内部空間の圧力が変化することから、検出精度などの圧力検出特性が劣化する虞がある。
また、上記圧力センサーは、アウトガスの成分がセンサー素子片に付着することにより、センサー素子片の特性が変化することから、検出感度、検出精度などの圧力検出特性が劣化する虞がある。
加えて、上記圧力センサーは、導電性接着剤の物性に起因する経時的な応力緩和により、受圧時にセンサー素子片に加わる引張力や圧縮力が経時的に変化することとなり、検出感度、検出精度などの圧力検出特性が経時的に劣化する虞がある。
【０００６】
この対応策としては、上述したセンサー素子片の基部を第１ダイヤフラムの固着部に、上記導電性接着剤に代えて、通常の接合部材（例えば、絶縁性の低融点ガラスなど）で接合すると共に、金属ワイヤーを介してセンサー素子片のマウント電極と、第１ダイヤフラムに設けられた配線パターンとを導通する構成の圧力センサーが考えられる。
しかしながら、この圧力センサーの構成では、ワイヤーボンディング法を用いてセンサー素子片のマウント電極に金属ワイヤーを取り付ける際に、マウント電極から相当程度のループ高さが必要となることから、センサー素子片と第２ダイヤフラムとの間に相当程度の空間が必要となり、薄型化を図る上で阻害要因となる虞がある。
【０００７】
また、この圧力センサーの構成では、センサー素子片の基部と第１ダイヤフラムの固着部との接合に接合部材が介在することから、受圧時に第１ダイヤフラムからセンサー素子片に加わる引張力や圧縮力が、接合部材によって緩和される虞が残る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例にかかる物理量センサーは、感圧部、前記感圧部の両端に連結されている一対の基部、及び前記一対の基部に設けられている端子電極、を有する感圧素子と、可撓性を有する可撓部、前記可撓部の一方の主面から突出して設けられ、前記感圧素子の前記基部が固定されている一対の支持部、及び前記一対の支持部に設けられている電極パッド、を有するダイヤフラムと、を含み、前記端子電極と前記電極パッドとが、金属膜同士であって、前記金属膜同士の金属間接合により、前記端子電極と前記電極パッドとが、互いに電気的及び機械的に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、物理量センサーは、感圧素子（センサー素子片に相当）と、ダイヤフラム（第１ダイヤフラムに相当）と、を含み、感圧素子の基部には、端子電極（マウント電極に相当）が設けられ、ダイヤフラムの支持部（固着部に相当）には、電極パッド（配線パターンに相当）が設けられ、端子電極と電極パッドとが、金属膜同士である。そして、物理量センサーは、金属膜同士の金属間接合により、端子電極と電極パッドとが、互いに電気的及び機械的に接続されている。
これにより、物理量センサーは、端子電極と電極パッドとの導通に、上述した導電性接着剤を用いることによるアウトガスの発生などの問題を回避できると共に、金属ワイヤーを用いることによる薄型化に対する制約を解消することができる。
この結果、物理量センサーは、従来技術（例えば、特許文献１の圧力センサー）よりも検出感度、検出精度などの圧力（物理量）検出特性を向上させつつ、薄型化を図ることができる。
【００１１】
加えて、物理量センサーは、感圧素子の基部とダイヤフラムの支持部とが、端子電極と電極パッドとによって金属間接合されていることから、受圧時のダイヤフラムの変位（撓み）がダイレクトに感圧素子に伝達される。このことから、物理量センサーは、感圧素子の基部がダイヤフラムの支持部に接合部材を介して接合されている場合よりも、検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させることができる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、少なくとも一方の前記金属膜は、被成膜面側から、第１クロム層、第１金層、第２金層、第２クロム層、第３金層の順で金属層が積層されている構成であることが好ましい。
【００１３】
これによれば、物理量センサーは、少なくとも一方の金属膜が、被成膜面側から、第１クロム層、第１金層、第２金層、第２クロム層、第３金層の順で金属層が積層されている構成であることから、金属膜の膜厚が十分に確保できると共に金属膜が被成膜面になじみ、端子電極と電極パッドとの金属膜同士による金属間接合を確実に行うことができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記第２金層の厚みは、前記第１金層の厚みよりも厚いことが好ましい。
【００１５】
これによれば、物理量センサーは、第２金層の厚みが第１金層の厚みよりも厚いことから、端子電極と電極パッドとの金属膜同士による金属間接合を更に確実に行うことができる。
【００１６】
［適用例４］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記ダイヤフラムの前記支持部には、前記感圧素子の前記基部が搭載されている段差部が設けられていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、物理量センサーは、ダイヤフラムの支持部に感圧素子の基部が搭載されている段差部が設けられていることから、一対の段差部によって感圧素子の位置決めをすることが可能となる。
【００１８】
［適用例５］本適用例にかかる物理量センサーモジュールは、上記適用例のいずれかに記載の物理量センサーと、前記物理量センサーを駆動する駆動回路と、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、本構成の物理量センサーモジュールは、上記適用例のいずれかに記載の物理量センサーと、物理量センサーを駆動する駆動回路と、を備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映され、圧力検出特性に優れた物理量センサーモジュールを提供することができる。
【００２０】
［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の物理量センサーを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映され、圧力検出性能に優れた電子機器を提供することができる。
【００２２】
［適用例７］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれかに記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれかに記載の物理量センサーを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映され、圧力検出性能に優れた移動体を提供することができる。
【００２４】
［適用例８］本適用例にかかる物理量センサーの製造方法は、感圧部、前記感圧部の両端に連結されている一対の基部、及び前記一対の基部に設けられている端子電極、を有する感圧素子と、可撓性を有する可撓部、前記可撓部の一方の主面から突出し、前記感圧素子の前記基部が固定されている一対の支持部、及び前記一対の支持部に設けられている電極パッド、を有するダイヤフラムと、を含み、前記端子電極と前記電極パッドとがある物理量センサーの製造方法であって、前記基部及び前記支持部に、前記端子電極及び前記電極パッドとなる金属膜を形成する工程と、前記端子電極及び前記電極パッドの表面を活性化する工程と、活性化された前記端子電極及び前記電極パッドを接触させて加圧し、前記端子電極及び前記電極パッドを接合する工程と、を含み、前記端子電極と前記電極パッドとを、互いに電気的及び機械的に接続することを特徴とする。
【００２５】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、金属膜同士の金属間接合により、端子電極と電極パッドとを、互いに電気的及び機械的に接続する。
これにより、物理量センサーの製造方法は、端子電極と電極パッドとの導通に、上述した導電性接着剤を用いる製造方法によるアウトガスの発生などの問題を回避できると共に、金属ワイヤーを用いる製造方法による薄型化に対する制約を解消することができる。
この結果、物理量センサーの製造方法は、従来技術（例えば、特許文献１の圧力センサー）よりも検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させつつ、薄型化が可能な物理量センサーを製造し、提供することができる。
【００２６】
加えて、物理量センサーの製造方法は、感圧素子の基部とダイヤフラムの支持部とを、端子電極と電極パッドとによって金属間接合することから、受圧時のダイヤフラムの変位（撓み）がダイレクトに感圧素子に伝達される。このことから、物理量センサーの製造方法は、感圧素子の基部をダイヤフラムの支持部に接合部材を介して接合する製造方法よりも、物理量センサーの検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させることができる。
【００２７】
［適用例９］上記適用例にかかる物理量センサーの製造方法において、少なくとも一方の前記金属膜を形成する工程では、被成膜面側から、第１クロム層、第１金層、第２金層、第２クロム層、第３金層の順で金属層を積層することが好ましい。
【００２８】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、少なくとも一方の金属膜を形成する工程において、被成膜面側から、第１クロム層、第１金層、第２金層、第２クロム層、第３金層の順で金属層を積層することから、金属膜の膜厚が十分に確保できると共に金属膜が被成膜面になじみ、端子電極と電極パッドとの金属膜同士による金属間接合を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態の物理量センサーとしての圧力センサーの概略構成を示す模式斜視図。
【図２】図１の圧力センサーの模式平断面図であり、（ａ）は基台側から見た模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での模式断面図。
【図３】図２（ｃ）のＣ部の模式拡大図。
【図４】圧力センサーの基本動作を説明する模式断面図。
【図５】圧力センサーの製造方法の主要工程を示すフローチャート。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、圧力センサーの製造方法の主要工程を説明する模式断面図。
【図７】変形例１の圧力センサーの概略構成を示す模式要部斜視図。
【図８】変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式斜視図。
【図９】変形例３の圧力センサーの概略構成を示す模式断面図。
【図１０】電子機器の一例としての特定保健指導用の活動量計を示す模式斜視図。
【図１１】移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
（実施形態）
図１は、本実施形態の物理量センサーとしての圧力センサーの概略構成を示す模式斜視図である。図２は、図１の圧力センサーの模式平断面図である。図２（ａ）は、基台側から見た模式平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線での模式断面図である。図３は、図２（ｃ）のＣ部の模式拡大図である。
なお、図１では、説明の便宜上、基台を上方に展開してある。また、以下の各図において、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
【００３２】
図１、図２に示すように、圧力センサー１は、感圧素子としての双音叉素子（双音叉型圧電振動素子、双音叉型圧電振動片ともいう）１０と、双音叉素子１０が固定されているダイヤフラム２０と、双音叉素子１０を覆いダイヤフラム２０に接合（固定）されている基台３０と、を備えている。
圧力センサー１は、ダイヤフラム２０と基台３０とが、平面視において輪郭が互いに重なり合うように積層されることにより、略直方体形状に形成されている。
圧力センサー１の双音叉素子１０、ダイヤフラム２０、基台３０は、例えば、複数個取りが可能なウエハー状の水晶基板を基材として、フォトエッチング（フォトリソグラフィー及びウエットエッチング）、サンドブラストなどの加工方法により所定の形状に形成されている。
【００３３】
双音叉素子１０は、感圧部としての互いに略平行な角柱状の一対の振動梁部１３と、振動梁部１３の両端に連結されている一対の略矩形状の基部１４とを有している。
双音叉素子１０の一対の基部１４には、一方に端子電極１５ａ、他方に端子電極１５ｂが設けられている。端子電極１５ａ，１５ｂは、それぞれ基部１４の主面１４ａ（ダイヤフラム２０側を向く面）に略矩形状に設けられている。
双音叉素子１０の一対の振動梁部１３には、一対の振動梁部１３を短辺方向（一対の振動梁部１３の配列方向）に屈曲振動するように励振し、端子電極１５ａ，１５ｂと電気的に接続されている図示しない励振電極が配置されている。
図３に示すように、端子電極１５ａ，１５ｂ（励振電極）は、例えば、被成膜面としての主面１４ａ側から、第１クロム層４１ａ、第１金層４１ｂの順で金属層が蒸着（真空蒸着）やスパッタリング（スパッタ）などによって積層されている金属膜である。
【００３４】
図１、図２に戻って、ダイヤフラム２０は、平面視において外形形状が略矩形状に形成されている。
ダイヤフラム２０は、可撓性を有する比較的薄い平板状の可撓部２１と、可撓部２１の一方の主面２１ａから突出して設けられ、双音叉素子１０の一対の基部１４が固定されている略直方体状の一対の支持部２２と、可撓部２１の外周にあって、可撓部２１の一方の主面２１ａから突出し、一対の支持部２２を囲むように設けられた枠部２３とを一体で有している。
ダイヤフラム２０の一対の支持部２２には、一方に電極パッド２４ａ、他方に電極パッド２４ｂが設けられている。電極パッド２４ａ，２４ｂは、支持部２２における双音叉素子１０の基部１４を固定する固定面２２ａ（基部１４の主面１４ａと対向する面）に略矩形状に設けられている。
【００３５】
ダイヤフラム２０の電極パッド２４ａ，２４ｂからは、支持部２２、可撓部２１の一方の主面２１ａ及び枠部２３を経由して配線パターン２５ａ，２５ｂが延在されている。
配線パターン２５ａ，２５ｂは、可撓部２１の他方の主面２１ｂの外周部に設けられている外部接続電極２６ａ，２６ｂと電気的に接続されている。
これにより、電極パッド２４ａは、外周部の一方の端部に設けられている外部接続電極２６ａと電気的に接続され、電極パッド２４ｂは、外周部の他方の端部に設けられている外部接続電極２６ｂと電気的に接続されていることとなる。
【００３６】
図３に示すように、電極パッド２４ａ，２４ｂは、被成膜面としての固定面２２ａ側から、例えば、第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂ、第２金層４２ｃ、第２クロム層４２ｄ、第３金層４２ｅの順で金属層が積層されている金属膜である。
第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂは、例えば、蒸着やスパッタリングなどによって積層され、第２金層４２ｃは、例えば、無電解メッキによって積層され、第２クロム層４２ｄ、第３金層４２ｅは、例えば、蒸着やスパッタリングなどによって積層されている。
【００３７】
なお、第１クロム層４１ａ、第１クロム層４２ａ、第２クロム層４２ｄは、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚みに形成され、第１金層４１ｂ、第１金層４２ｂ、第３金層４２ｅは、３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚みに形成され、第２金層４２ｃは、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚みに形成されている。
なお、第２金層４２ｃの厚みは、第１金層４２ｂの厚みよりも厚く形成されていることが、後述する端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを金属間接合する上で好ましい。
また、圧力センサー１は、端子電極１５ａ，１５ｂの金属膜としての構成を、電極パッド２４ａ，２４ｂと同様の構成としてもよい。
なお、配線パターン２５ａ，２５ｂ、外部接続電極２６ａ，２６ｂは、第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂの形成時に一括して形成される。
【００３８】
図１、図２に戻って、基台３０は、平面視において外形形状が略矩形状に形成されている。基台３０は、双音叉素子１０との間に空間を形成するための凹部３１が、ダイヤフラム２０側に形成されている。
基台３０は、双音叉素子１０を覆うように配置され、凹部３１を囲む外周枠部３２がダイヤフラム２０の枠部２３と接合されるように構成されている。
基台３０には、ダイヤフラム２０と同材料、または線膨張係数が近似する材料を用いることが、周囲の温度変化に伴う両者間の熱応力を抑制する上で好ましい。
【００３９】
基台３０には、ダイヤフラム２０との接合後に、圧力センサー１の内部空間を減圧して（真空度の高い状態にして）、気密に封止するための封止部３３が設けられている。
封止部３３は、例えば、基台３０の凹部３１に設けられた外部側の直径が内部空間側の直径よりも大きい貫通孔３４に、例えば、金／ゲルマニウム合金などの封止材３５（加熱前は球状）を投入し、加熱溶融させて固化させることで、圧力センサー１の内部空間を気密に封止するように構成されている。
【００４０】
圧力センサー１は、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２に、双音叉素子１０の一対の基部１４が、金属膜同士である端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属間接合（直接接合）によって固定されている。
換言すれば、圧力センサー１は、金属間接合により、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとが、互いに電気的及び機械的に接続されている。
【００４１】
圧力センサー１は、ダイヤフラム２０に双音叉素子１０を金属膜同士である端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属間接合によって固定した後（直接接合によって端子電極１５ａ，１５ｂと、電極パッド２４ａ，２４ｂとを電気的及び機械的に接続した後）、ダイヤフラム２０の枠部２３に、基台３０の外周枠部３２を、例えば、低融点ガラス４０によって気密に接合（固定）する。なお、ダイヤフラム２０と基台３０との接合には、低融点ガラス４０以外にも、絶縁性を有し、気密に接合可能で、加熱時にガスの発生が少ない接合部材を用いることができる。
【００４２】
この後、圧力センサー１は、真空チャンバーなどを用いて、内部空間を所定の真空度まで減圧した状態で、封止部３３の貫通孔３４に、例えば、金／ゲルマニウム合金などの封止材３５を投入し、封止材３５にレーザービームや電子ビームを照射して、加熱溶融させて固化させることにより貫通孔３４を閉塞し、内部空間を気密に封止する。
【００４３】
上記の構成により、圧力センサー１は、ダイヤフラム２０と双音叉素子１０の振動梁部１３との間、及び双音叉素子１０と基台３０との間に空間が形成された状態で、双音叉素子１０の一対の基部１４が、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２に接合されている。
これにより、圧力センサー１は、双音叉素子１０が一対の支持部２２間に架け渡された状態となっている。
以上のように構成された圧力センサー１は、内部空間が気密に封止され、且つ所定の真空度に保持されており、絶対圧を検出する圧力センサーとして機能する。
【００４４】
ここで、圧力センサー１の基本動作について、図面を参照して概略を説明する。
図４は、圧力センサーの基本動作を説明する模式断面図である。
圧力センサー１は、基台３０側が外部部材の搭載面５０などに搭載されるように構成されている。また、圧力センサー１は、外部からの圧力を双音叉素子１０の振動梁部１３の共振周波数の変化によって検出する構成となっている。
【００４５】
図４に示すように、圧力センサー１は、外部からの圧力を受けるとダイヤフラム２０の可撓部２１が、可撓性により２点鎖線で示すように矢印Ｄ方向に撓む（変位する）。
このとき、圧力センサー１は、このダイヤフラム２０の可撓部２１の撓みにより、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２が、互いの間隔が広がる矢印Ｅ方向に変位する。
これにより、一対の支持部２２間に架け渡された状態で固定されている双音叉素子１０は、矢印Ｅ方向に引張力が加わり変位する。
この結果、双音叉素子１０は、例えば、巻き上げられた弦楽器の弦のように、振動梁部１３の共振周波数が高くなる方に変化する。
【００４６】
なお、仮に、外部の圧力が内部空間の圧力よりも低い場合（より真空度が高い場合）には、圧力センサー１は、ダイヤフラム２０の可撓部２１が、破線で示すように矢印Ｆ方向に撓み、一対の支持部２２が、互いの間隔が狭まる矢印Ｇ方向に変位する。
これにより、双音叉素子１０は、矢印Ｇ方向に圧縮力が加わって変位し、例えば、巻き戻された弦楽器の弦のように、振動梁部１３の共振周波数が低くなる方に変化する。
圧力センサー１は、この共振周波数の変化を検出している。外部からの圧力は、この検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。
【００４７】
上述したように、本実施形態の圧力センサー１は、双音叉素子１０と、ダイヤフラム２０と、を含み、双音叉素子１０の一対の基部１４には、端子電極１５ａ，１５ｂが設けられ、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２には、電極パッド２４ａ，２４ｂが設けられている。そして、圧力センサー１は、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとが、金属膜同士である。
そして、圧力センサー１は、金属膜同士の金属間接合により、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとが、互いに電気的及び機械的に接続されている。
【００４８】
これにより、圧力センサー１は、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの導通に、上述した導電性接着剤を用いることによるアウトガスの発生などの問題を回避できると共に、金属ワイヤーを用いることによる薄型化に対する制約を解消することができる。
この結果、圧力センサー１は、従来技術（例えば、特許文献１の圧力センサー）よりも検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させつつ、薄型化を図ることができる。
また、配線パターン２５ａ，２５ｂは、ダイヤフラム２０の撓み領域である可撓部２１の外縁に設けられているため、当該外縁部は受圧時の撓みはほとんど生じないため配線パターン２５ａ，２５ｂへのストレスによるダイヤフラムからの剥離等の劣化が発生する虞はない。
したがって、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂと配線パターン２５ａ，２５ｂとで、電気的な接続を確実なものとすることができる。
【００４９】
加えて、圧力センサー１は、双音叉素子１０の一対の基部１４とダイヤフラム２０の一対の支持部２２とが、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとによって金属間接合されていることから、受圧時のダイヤフラム２０の変位（撓み）がダイレクトに双音叉素子１０に伝達される。
このことから、圧力センサー１は、双音叉素子１０の一対の基部１４がダイヤフラム２０の一対の支持部２２に接合部材を介して接合されている場合よりも、検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させることができる。
【００５０】
また、圧力センサー１は、双音叉素子１０の一対の基部１４に設けられた金属膜である端子電極１５ａ，１５ｂが、被成膜面としての主面１４ａ側から、第１クロム層４１ａ、第１金層４１ｂの順で金属層が積層されている構成である。そして、圧力センサー１は、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２に設けられた金属膜である電極パッド２４ａ，２４ｂが、被成膜面としての固定面２２ａ側から、第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂ、第２金層４２ｃ、第２クロム層４２ｄ、第３金層４２ｅの順で金属層が積層されている構成である。
これらにより、圧力センサー１は、金属膜の膜厚が十分に確保できると共に、金属膜が主面１４ａ及び固定面２２ａになじみやすい。
これにより、圧力センサー１は、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属膜同士による金属間接合を、主面１４ａ及び固定面２２ａへの十分な固定強度を確保した上で、確実に行うことができる。
【００５１】
また、圧力センサー１は、電極パッド２４ａ，２４ｂの第２金層４２ｃが第１金層４２ｂよりも厚く形成されていることから、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属膜同士による金属間接合を更に確実に行うことができる。
【００５２】
また、圧力センサー１は、ダイヤフラム２０の電極パッド２４ａ，２４ｂから延在され、ダイヤフラム２０に設けられている配線パターン２５ａ，２５ｂを含むことから、双音叉素子１０からの検出信号を、電極パッド２４ａ，２４ｂ、配線パターン２５ａ，２５ｂを介して外部接続電極２６ａ，２６ｂから外部に出力することが可能となる。
【００５３】
また、圧力センサー１は、振動梁部１３を励振し端子電極１５ａ，１５ｂと電気的に接続されている励振電極が、振動梁部１３に配置されていることから、外部から加わる圧力に伴う振動梁部１３の共振周波数の変化によって圧力を検出する構成が可能となる。
【００５４】
また、圧力センサー１は、双音叉素子１０の感圧部が、２つの振動梁を有する振動梁部１３で構成されていることから、圧力の変化を直線的に共振周波数の変化に変換することができる。
この結果、圧力センサー１は、他の感圧素子を用いる場合と比較して、圧力の検出精度が高い特性を有し、圧力センサー１の検出精度を向上させることができる。
なお、振動梁部１３における振動梁の数は、圧力の検出に支障がない範囲で、１つまたは３つ以上としてもよい。
【００５５】
また、圧力センサー１は、双音叉素子１０及びダイヤフラム２０が水晶基板を基材としていることから、双音叉素子１０及びダイヤフラム２０の線膨張率が略同一である。
このことから、圧力センサー１は、周囲の温度変化に伴う両者の伸縮が発生した際に、両者の伸縮の度合いが略同一であることにより、両者の伸縮の差に起因する応力（熱応力）の発生が殆どない。
これにより、圧力センサー１は、周囲の温度変化に起因する検出感度、検出精度などの圧力検出特性の変化を抑制できる。
【００５６】
ここで、圧力センサー１の製造方法について説明する。
図５は、圧力センサーの製造方法の主要工程を示すフローチャートであり、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、圧力センサーの製造方法の主要工程を説明する模式断面図である。
【００５７】
図５に示すように、圧力センサーの製造方法は、［金属膜形成工程］と、［活性化工程］と、［接合工程］と、を有し、双音叉素子１０の基部１４に設けられた端子電極１５ａ，１５ｂと、ダイヤフラム２０の支持部２２に設けられた電極パッド２４ａ，２４ｂとを、金属間接合することによって、互いに電気的及び機械的に接続する製造方法である。
【００５８】
［金属膜形成工程］
まず、図６（ａ）に示すように、双音叉素子１０の一対の基部１４に金属膜である端子電極１５ａ，１５ｂ、及び、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２に金属膜である電極パッド２４ａ，２４ｂを形成する。
具体的には、双音叉素子１０の一対の基部１４の主面１４ａに、例えば、蒸着法やスパッタリング法などによって、主面１４ａ側から第１クロム層４１ａ、第１金層４１ｂの順で金属層を積層し、端子電極１５ａ，１５ｂを形成する。また、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２の固定面２２ａに、固定面２２ａ側から第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂ、第２金層４２ｃ、第２クロム層４２ｄ、第３金層４２ｅの順で金属層を積層し、電極パッド２４ａ，２４ｂを形成する。
なお、第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂ、第２クロム層４２ｄ、第３金層４２ｅの形成には、例えば、蒸着法やスパッタリング法などを用い、第２金層４２ｃの形成には、例えば、無電解メッキ法を用いることにより、第２金層４２ｃの厚みを第１金層４２ｂの厚みよりも厚く形成することが好ましい。
【００５９】
［活性化工程］
ついで、図６（ｂ）に示すように、双音叉素子１０の端子電極１５ａ，１５ｂ、及び、ダイヤフラム２０の電極パッド２４ａ，２４ｂの表面を活性化処理する。
具体的には、端子電極１５ａ，１５ｂ及び電極パッド２４ａ，２４ｂの、酸化膜や吸着されている水分子、有機物分子などで汚染されている表面層を除去して接合の障害物を排除する（物理処理工程）。さらに、表面層が除去された接合面を改質して、活性化させる（化学処理工程）ことで、各接合面の「結合手」が接合しやすい状態を作る。
【００６０】
詳述すると、例えば、真空チャンバー内にて端子電極１５ａ，１５ｂ及び電極パッド２４ａ，２４ｂにプラズマを照射する（以下、プラズマ処理という）ことにより、上記物理処理工程及び化学処理工程を行う。プラズマ処理の方式としては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いることが、上記各処理工程を確実に実施する上で好ましい。
なお、上記物理処理工程では、Ａｒ（アルゴン）、ＣＦ4（四フッ化メタン）、Ｎ2（窒素）の各ガスを使用したプラズマを生成することでプラズマ処理が可能である。また、化学処理工程では、Ｏ2（酸素）、Ｏ2＋ＣＦ4、Ｏ2＋Ｎ2の各ガスを使用したプラズマを生成することでプラズマ処理が可能である。
【００６１】
一例として、真空度が２０Ｐａ（パスカル）〜３０Ｐａ程度の真空チャンバー内で、物理処理工程においては、Ａｒガスを用いたプラズマ処理を１分程度行い、化学処理工程においては、Ｏ2＋Ｎ2ガスを用いたプラズマ処理を１分程度行うことで、端子電極１５ａ，１５ｂ及び電極パッド２４ａ，２４ｂの表面（接合面）の活性化処理が完了する。
なお、活性化処理が不要な部分については、予めマスキングをしておく。
なお、上記活性化処理には、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）型ＲＩＥ炉、ＳＷＰ（Ｓｕｆａｃｅ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）型ＲＩＥ炉が好適に使用できる。
【００６２】
［接合工程］
ついで、図６（ｃ）に示すように、ダイヤフラム２０の支持部２２の上に双音叉素子１０の基部１４を載置し、活性化された端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを接触させて加圧し、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを金属間接合する。
具体的には、１．３３×１０-3Ｐａ（１０-5Ｔｏｒｒ（トル））程度の真空度の真空チャンバー内で、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを接触させ、２００℃〜２５０℃程度の温度で３０分程度の加圧を行い、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを金属間接合（直接接合）する（対向する接合面の「結合手」同士を結合させる）。
これにより、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを、互いに電気的及び機械的に接続する。換言すれば、双音叉素子１０の一対の基部１４を、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２に固定する。
【００６３】
この後、前述したように、ダイヤフラム２０の枠部２３に、基台３０の外周枠部３２を、例えば、低融点ガラス４０によって気密に接合する。ついで、真空チャンバーなどを用いて、内部空間を所定の真空度まで減圧した状態で、封止部３３の貫通孔３４に、例えば、金／ゲルマニウム合金などの封止材３５を投入し、封止材３５にレーザービームや電子ビームを照射して、加熱溶融させて固化させることにより貫通孔３４を閉塞し、内部空間を気密に封止する。これにより、図１、図２に示すような、圧力センサー１を得る。
【００６４】
上述したように、圧力センサー１の製造方法は、金属膜同士である端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属間接合により、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとを、互いに電気的及び機械的に接続する。
これにより、圧力センサー１の製造方法は、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの導通に、前述した導電性接着剤を用いる製造方法によるアウトガスの発生などの問題を回避できると共に、金属ワイヤーを用いる製造方法による薄型化に対する制約を解消することができる。
この結果、圧力センサー１の製造方法は、従来技術（例えば、特許文献１の圧力センサー）よりも検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させつつ、薄型化が可能な圧力センサー１を製造し、提供することができる。
【００６５】
加えて、圧力センサー１の製造方法は、双音叉素子１０の基部１４とダイヤフラム２０の支持部２２とを、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとによって金属間接合することから、受圧時のダイヤフラム２０の変位（撓み）がダイレクトに双音叉素子１０に伝達される。
このことから、圧力センサー１の製造方法は、例えば、双音叉素子１０の基部１４を、ダイヤフラム２０の支持部２２に接合部材を介して接合する製造方法よりも、圧力センサー１の検出感度、検出精度などの圧力検出特性を向上させることができる。
【００６６】
また、圧力センサー１の製造方法は、端子電極１５ａ，１５ｂ及び電極パッド２４ａ，２４ｂを形成する［金属膜形成工程］において、基部１４の主面１４ａに第１クロム層４１ａ、第１金層４１ｂの順で金属層を積層し、支持部２２の固定面２２ａに第１クロム層４２ａ、第１金層４２ｂ、第２金層４２ｃ、第２クロム層４２ｄ、第３金層４２ｅの順で金属層を積層する。このことから、圧力センサー１の製造方法は、金属膜の膜厚が十分に確保できると共に、金属膜が主面１４ａ及び固定面２２ａになじみやすい。
これにより、圧力センサー１の製造方法は、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属膜同士による金属間接合を、主面１４ａ及び固定面２２ａへの十分な固定強度を確保した上で、確実に行うことができる。
【００６７】
また、圧力センサー１の製造方法は、［金属膜形成工程］において、電極パッド２４ａ，２４ｂの第２金層４２ｃの厚みを、第１金層４２ｂの厚みよりも厚く形成することから、端子電極１５ａ，１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとの金属膜同士による金属間接合を、更に確実に行うことができる。
【００６８】
ここで、上記実施形態の圧力センサー１の変形例について説明する。
（変形例１）
図７は、変形例１の圧力センサーの概略構成を示す模式要部斜視図である。
【００６９】
図７に示すように、変形例１の圧力センサー２は、ダイヤフラム２０の支持部２２に双音叉素子１０の基部１４が搭載されている段差部２２ｂが設けられている。
これによれば、圧力センサー２は、一対の段差部２２ｂに一対の基部１４を搭載することによって、双音叉素子１０の位置決めをすることができる。なお、段差部２２ｂの深さは、金属間接合時に双音叉素子１０の基部１４を加圧（押圧）する必要があることから、基部１４が支持部２２から突出するように設定されている。
なお、上記支持部２２の構成は、以下の各変形例にも適用可能である。
【００７０】
（変形例２）
図８は、変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式斜視図である。
図８に示すように、変形例２の圧力センサー３は、感圧素子として厚みすべり振動モードで振動する略矩形状の圧電振動片１１０を用いている。圧電振動片１１０は、感圧部としての厚みすべり振動が励起される振動部１１３と、振動部１１３の両端に連結されている一対の基部１１４と、を備えている。
一対の基部１１４には、振動部１１３に配置され、振動部１１３を励振する励振電極１１６ａ，１１６ｂから引き出された端子電極１１５ａ，１１５ｂが被成膜面としての両主面１１４ａ，１１４ｂに回り込むようにして設けられている。
【００７１】
そして、圧力センサー３は、金属膜である端子電極１１５ａ，１１５ｂと、金属膜である電極パッド２４ａ，２４ｂとが金属間接合され、端子電極１１５ａ，１１５ｂと電極パッド２４ａ，２４ｂとが、互いに電気的及び機械的に接続されている（換言すれば、圧電振動片１１０の一対の基部１１４が、ダイヤフラム２０の一対の支持部２２に固定されている）。なお、端子電極１１５ａ，１１５ｂの積層されている金属層の構成は、上記実施形態の端子電極１５ａ，１５ｂと同様である。
なお、本変形例では、圧電振動片１１０の基材に、ＡＴカットの水晶基板が用いられている。
【００７２】
圧力センサー３は、上記実施形態の圧力センサー１と同様に、外部から加わる圧力によりダイヤフラム２０が撓み、圧電振動片１１０に引張力や圧縮力が加わり、圧電振動片１１０の共振周波数が変化することによって、圧力を検出する構成となっている。
圧力センサー３は、圧電振動片１１０の使用により、圧力センサー１よりも低コスト化を図ることが可能であり、比較的要求精度が低い市場向けとして用いることができる。
なお、感圧素子として圧電振動片１１０を用いる構成は、上記変形例１や下記変形例３にも適用可能である。
【００７３】
（変形例３）
図９は、変形例３の圧力センサーの概略構成を示す模式断面図である。なお、図９の断面位置は、図２（ｂ）に準じる。
【００７４】
図９に示すように、変形例３の圧力センサー４は、ダイヤフラム２０の枠部２３の外面側（外部側）に段差部２３ａが設けられ、この段差部２３ａに外部接続電極２６ａ，２６ｂが設けられている。
これによれば、圧力センサー４は、電子機器などの外部部材へ実装する際に、例えば、２点鎖線で示す金属ワイヤー４３を用いる場合には、段差部２３ａがない場合と比較して、金属ワイヤー４３を含めた実装高さを低くすることができる。
なお、この構成は、上記各変形例にも適用可能である。
【００７５】
（電子機器）
上述した圧力センサー（１ないし４のいずれか）は、例えば、圧力計、気圧計、真空計、高度計、多機能電子時計、ゲーム機、ナビゲーション装置、ヘルスケアー用機器、セキュリティー機器（例えば、室内の圧力変化によりドアの開閉を検知する機器など）などの電子機器（電子デバイスを含む）に好適に用いることができる。
これらの電子機器は、圧力検出特性に優れた圧力センサー（１ないし４のいずれか）を備えていることから、優れた圧力検出性能を発揮することができる。
以下、一例を挙げて説明する。
【００７６】
図１０は、上記電子機器（ヘルスケアー用機器）の一例としての特定保健指導用の活動量計を示す模式斜視図である。
活動量計２００は、上述した圧力センサー（１ないし４のいずれか）を備え、測定対象となる装着者の腰などに装着され、装着者が動く（移動する）ことで、例えば、気圧の僅かな変化から平坦な道路と坂道との判別や、立位と座位との判別などが可能となることから、従来の歩数計測のみの活動量計と比較して、装着者の動作をより詳細に検出することができる。
この結果、活動量計２００は、正確な強度（ＭＥＴｓ）算出により、装着者の活動量（消費エネルギー）をより正確に把握し、的確なメタボリック対策指導に資することができる。
【００７７】
（移動体）
上述した圧力センサー（１ないし４のいずれか）は、更に、自動車などの移動体にも適用できる。
図１１は、移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図である。
自動車８００は、上述した圧力センサー（１ないし４のいずれか）を、車載用各種機器（例えば、エンジンの燃焼室の油圧を計測する計測機器、燃焼ガス混合比調整器、タイヤ空気圧計測器、ＡＩＲバックシステムなど）に搭載されている圧力センサーとして用いている。
これによれば、自動車８００は、圧力センサー（１ないし４のいずれか）を備えていることから、上記各実施形態で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。
【００７８】
上述した圧力センサー（１ないし４のいずれか）は、上記自動車８００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の圧力センサーとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記各実施形態で説明した効果が反映された移動体を提供することができる。
なお、圧力センサー（１ないし４のいずれか）は、双音叉素子１０、圧電振動片１１０などの感圧素子を駆動する駆動回路としての発振回路、感圧素子の共振周波数の変化を圧力の変化に換算する演算回路などを更に備えた圧力センサーモジュールとして、これらの電子機器に備えられていてもよい。
【００７９】
なお、上記実施形態及び各変形例において、ダイヤフラム２０には、線膨張率が水晶基板に近似するガラス基板、セラミック基板などを用いてもよい。
また、双音叉素子１０及び圧電振動片１１０の基材は、水晶基板に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電性を有する基板、またはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電膜が形成されたシリコン基板でもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３，４…圧力センサー、１０…感圧素子としての双音叉素子、１３…感圧部としての振動梁部、１４…基部、１４ａ…被成膜面としての主面、１５ａ，１５ｂ…端子電極、２０…ダイヤフラム、２１…可撓部、２１ａ…一方の主面、２１ｂ…他方の主面、２２…支持部、２２ａ…被成膜面としての固定面、２２ｂ…段差部、２３…枠部、２３ａ…段差部、２４ａ，２４ｂ…電極パッド、２５ａ，２５ｂ…配線パターン、２６ａ，２６ｂ…外部接続電極、３０…基台、３１…凹部、３２…外周枠部、３３…封止部、３４…貫通孔、３５…封止材、４０…低融点ガラス、４１ａ…第１クロム層、４１ｂ…第１金層、４２ａ…第１クロム層、４２ｂ…第１金層、４２ｃ…第２金層、４２ｄ…第２クロム層、４２ｅ…第３金層、４３…金属ワイヤー、５０…搭載面、１１０…感圧素子としての圧電振動片、１１３…感圧部としての振動部、１１４…基部、１１４ａ，１１４ｂ…被成膜面としての主面、１１５ａ，１１５ｂ…端子電極、１１６ａ，１１６ｂ…励振電極、２００…電子機器としての活動量計、８００…移動体としての自動車。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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